Cauchy稀疏约束Bayesian估计地震盲反褶积框架与算法研究

以二阶统计学方法为基础,从Canadas等提出的非最小相位子波和非白噪反射系数地震盲反褶积框架出发,给出了Cauchy稀疏约束Bayesian估计地震盲反褶积框架。基于反射系数与子波相互独立（或弱相关）的假设,分别构建了反射系数和子波最优估计方程,并采用预条件共轭梯度法迭代反演实现反射系数和子波的同时估计。在方法具体实现时,以传统脉冲反褶积结果作为迭代初值,通过迭代得到反射系数和任意相位子波;然后再对子波进行最小相位化,通过反演得到反子波;最后将反子波与地震道褶积,得到反褶积结果。利用理论模型和实际数据对算法进行了试算,结果表明,给出的地震盲反褶积理论框架是正确的;与直接（共轭梯度求解正则方程）稀疏同时迭代反演法的对比显示,预条件共轭梯度算法稳定,精度高,收敛快。     

基于负熵的地震盲反褶积方法及其应用

讨论了基于负熵的地震盲反褶积方法。盲反褶积方法不需要以最小相位子波和高斯白噪反射系数为基本假设,通过高斯混合模型模拟反射系数序列中的强反射信息（地质目标体）和弱反射信息（隐蔽性油气藏）,基于负熵的非高斯性判据定义盲反褶积目标函数,应用期望最大化算法求解模型参数的最优估计,最终得到与原始反射系数相似程度很高的非高斯反射系数。选用不同相位子波和非高斯反射系数模型对方法进行了验证,并与维纳脉冲反褶积进行了比较,结果表明,算法适应非最小相位、非高斯系统。将方法应用于实际地震数据处理,地震记录的频带被有效拓宽,地震资料的分辨率得到提高。     

同态反褶积的改进与应用

在地震记录的褶积模型中,当假设地震子波为最小相位、反射系数为白噪声时,反褶积的不定解问题便变成了可解。由于判定实际地震记录中地震子波的相位特性很难,因此出现了几种混合相位子波的反褶积,如同态反褶积、最小熵反褶积、L_1模反褶积等,这些方法各有优、缺点。统计法同态反褶积使混合相位反褶积达到了实用化的程度,但应用中要人工选定地震子波和反子波。本文将统计法同态反褶积与其他几种混合相位反褶积方法结合起来,即对统计出的多个子波,采用MED准则、L_1模准则和PARSIMONY准则选定最佳子波和反子波,使混合相位反褶积在实用化方面又向前推进了一步。     

动态反褶积中的反射系数序列时频特征研究

基于动态褶积模型的反褶积方法假设反射系数序列是白噪的,而实际地震资料的反射系数序列通常是非白噪的,因而会影响反褶积效果。基于动态褶积模型研究了反射系数白噪和非白噪情况下地震道信息、反射系数和子波三者之间的关系,指出地震信号的对数时频谱是子波的对数时频谱和反射系数的对数时频谱之和。通过白噪和非白噪反射系数序列模型试验,研究了利用合成地震道的时频谱和对数时频谱求取子波时频谱的效果。试验结果表明:用对数时频谱求取的子波谱在频率方向精度更高;在反射系数序列非白噪的情况下,通过平滑合成地震道的对数时频谱获取子波时频谱,动态反褶积的效果更好。某油田实际地震资料处理结果验证了上述结论。     

改进的统计子波反褶积

地震子波的小相位性，反射系数的白噪声以及理想的期望子波是地震资料反褶积处理需要考虑的三个主要因素。当地震子波为非最小相位时，可利用指数加权方法使之相位化；对于反射系数非白噪声问题，本文提出了利用对数功率谱来估算地震子波的以及反褶积算子的方法；对于理想的期望子波，本文采用“宽带雷克子波”作为期望输出子波。     

相位分离提取子波

本文提出一种新的子波提取方法。该方法通过对地震记录自相关的数学处理和相位分离,可避免常规反褶积方法所具有的反射系数为白噪声和子波是最小相位的假设,从而能改善地震记录的分辨率。文中还通过对合成记录的试验与实际地震资料的处理,表明该方法是适用的。     

基于高阶统计约束实现同态盲地震反褶积

本文通过引入高阶统计学的独立变量分析算法(ICA),利用双谱估计出的地震子波作为约束条件来实现同态盲地震反褶积。首先在无噪声的条件下,将地震记录由时间域变换到同态域,利用相邻两道地震道作为组合,将地震褶积模型转换为线性混合ICA模型;然后,利用高阶统计学中的双谱估计地震子波,利用估计出的地震子波信息作为约束条件应用于快速独立变量分析算法(FastICA)中,实现地震子波和反射系数在同态域的分离;最后将分离的地震子波和反射系数再反变换到时间域,即可得到反射系数和地震子波。模拟和实际地震数据的数值算例均表明,在不对反射系数作高斯白噪假设及子波最小相位假设的条件下,基于高阶统计约束的同态盲反褶积方法能够取得较好的反褶积效果。     

基于同态法子波提取的管道泄漏定位研究

根据应力波传播理论,可以利用反射波对管道进行损伤检测。由于地震的褶积模型与管道受激后产生的应力波的传播模型类似,因此采用地震反褶积技术进行管道损伤检测。对反射波进行了统计性反褶积方面的研究,由于统计性反褶积没有利用子波特性,直接对记录数据进行估计,并且它还假设反射系数是随机白噪,使得统计性反褶积方法在管道损伤检测中的运用受到限制。本文采用确定性反褶积方法,利用同态法技术提取子波,然后利用提取的子波进行子波反褶积计算,从而抛弃反射系数为随机白噪的假设,而且克服了统计性反褶积中忽略子波的这一缺点,通过模拟数据与实际资料验证,该方法减小了管道损伤定位误差。     

因式分解串联反褶积

当前使用较多的最小相位反褶积方法均假设子波为最小相位，所以不适应非最小相位的实际地震子波，限制了地震数据处理中分辨率的提高。即使是实际地震子波为最小相位，采用最小相位反褶积方法，也会导致较多的高频噪声，使信噪比降低。本文提出的因式分解串联反褶积方法避开子波的最小相位假设，通过对自相关进行因式分解，得到子波的可能因式，然后对分解所得到的子波因式逐个求反褶积算子，并进行最大、最小相位筛选，再将各个因式串联进行试探和判别，最后实现非最小相位子波的反褶积。对理论数据和实际数据的应用表明，因式分解串联反褶积方法能显著提高分辨率，且在一定程度上提高了信噪比，即使是在最小相位子波情况下，其效果也优于当前使用的最小相位反褶积方法。     

基于分形方法的地震子波提取及应用

常规自相关子波求取方法假设反射系数功率谱为白噪谱，因而在实际应用中受到限制。以分形理论为基础的地震子波功率谱估计方法，可突破反射系数功率谱为白噪的假设约束，适应反射系数序列具有一定相关性的地震资料处理。理论模型和实际地震资料处理表明，分形技术应用于复赛谱求解地震子波的方法中，可适应非白噪随机反射系数序列地震记录的子波求取。用基于分形技术的复赛谱法求取的子波对地震记录进行反褶积处理，分辨率明显高于自相关子波求取方法。     

谱模拟方法及其在提高地震资料分辨率中的应用

地震反褶积的最终目标是消除地震子波的影响,恢复地层反射系数序列。本文考虑到子波的空间和时间变化特性,通过一种改进的谱模拟处理,有选择地控制频率域反褶积算子,从地震记录中初步模拟出子波的振幅谱,并在频率域实现对地震记录的零相位反褶积。然后针对反射系数不总是随机白噪的特点,利用工区内现有的井资料,再次通过谱拟合方法得到与该地区沉积特点相符合的地层反射系数谱的分布特征,并对第一步的处理结果进行谱的有色补偿,从而达到提高叠后地震资料分辨率的目的,理论模型和实际数据的处理结果均证明了该方法的正确性和实用性。     

最大熵子波反褶积

最大熵子波反褶积是建立在最大熵反褶积的基础上。最大熵反褶积的优点在于不需要求子波的自相关值和期望输出与子波的互相关值,即不需要解托布里兹方程组求出反滤波因子,而只要求出各i阶偏相关系数ρ_i(i=1,…,M)就可由数据直接递推地求出第M阶向前预测误差和向后预测误差。这种作法可以避免在数据时窗外用补零的办法求相关值而带来的误差。最大熵反褶积是在地震子波为最小相位条件下进行的,其向前预测误差就等于反射系数序列。最大熵子波反褶积与最大熵反褶积的不同点在于,该方法将所得反射系数序列作为初值,用此反射系数序列与地震记录作相关提取单道子波,再采用多道统计平均法求取最终子波。为使其最小相位化,对最终子波要进行整形,然后再作子波反褶积。经模型试验与实际资料处理表明,该方法效果良好。     

Research on the methods for wavelet stability of homomorphic deconvolution.

同态反褶积受噪声及反射系数非随机性的影响,计算出的子波相位稳定性差,难以用于实际生产。使用小时窗、多道数据计算平均复赛谱和平均自相关函数复赛谱,利用二者计算混合相位子波,从而增加子波相位的稳定性,使同态反褶积的实用性大大增强。在实际资料处理过程中,使用了多种方法增加子波稳定性：①对地震数据进行指数衰减,使地震子波变为最小相位;②对求出的子波进行能量定位,选择能量集中的部分,对计算出的子波进行窗口整形,从而减少子波旁瓣的影响;③调整计算子波与期望子波峰值时差;④在三维叠后地震数据中使用Inline和Crossline双方向道计算中央道算子。理论模型试验结果表明,该方法适用于混合相位子波地震数据;实际数据应用结果表明,采用该方法计算出的子波稳定性强,反褶积后地震数据的分辨率得到了提高。     

反射系数满足分形条件下的反褶积

本文从分形理论出发，对地震反射系系数序列进行了分形研究，得出反射系数的功率谱并不是白噪的，在多数情况下与频率的幂指数成正比关系，毁具有分形特征。作者用反射系数序列具有分形特征取代反褶积对中反射系数功率谱为白噪的假设，提出了分形反褶积，并作了详细的方法原理论证。     

混合相位动态子波估计

常用的地震子波估计方法基于传统的褶积模型,没有考虑子波在传播过程中的动态衰减特性。我们采用改进的传统褶积模型,建立了能够描述子波衰减的动态褶积模型,以此为基础提出了动态子波估计方法:对衰减地震道做时频谱分析;假设反射系数的频谱为白谱,对衰减地震道频谱值做平滑,去除反射系数谱值的影响,获取动态子波振幅谱值;采用基于高阶统计量的双谱重构子波混合相位谱,实现混合相位动态子波估计。理论模型分析与实例计算结果表明,上述方法有效可行。     

测井数据与信噪比约束的混合相位子波反褶积

针对常规反褶积在高分辨率处理时容易受到高频强噪声污染、降低资料信噪比的问题,提出一种保持信噪比的高分辨率反褶积方法。在信噪比与测井数据双重约束下,估算较宽期望子波的振幅谱,用信号纯度谱作为期望输出的频谱,进行混合相位子波反褶积;运用递归相位平均迭代解求取高阶相位谱,解决高阶累计量求取相位谱的多解问题。在提高地震记录分辨率的同时,降低高频噪声对反褶积后地震记录的影响,保持较高的信噪比和分辨率。     

基于随机介质的提高地震记录分辨率的扩频方法

常规提高地震记录分辨率的谱白化和反褶积等方法多以反射系数序列是白噪随机时间序列为前提,隐含着认为地下介质为白噪型随机介质这一问题。长期以来的勘探事实表明,地下介质不一定为白噪型随机介质,反射系数序列不一定是白噪随机时间序列。因此,常规方法有时不能得到符合实际的结果。除了白噪模型外,随机介质还有多种模型,不同类型的随机介质有着不同的性质,对应着不同的反射系数序列和地震记录。基于随机介质理论,研究了地震记录与随机介质统计参数之间的关系,提出了由实际地震记录求出随机介质统计参数、扩展地震记录频带的方法。理论模型和实际资料试处理结果表明,该方法可以得到与实际地质情况相符且分辨率大为提高的结果,是高分辨率地震资料处理中一个有意义的研究方向。